專(zhuān)利名稱(chēng)：監(jiān)測(cè)密閉式光生物反應(yīng)器中氧含量和微藻生理活性的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光生物反應(yīng)器領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型涉及ー種監(jiān)測(cè)密閉式光生物反應(yīng)器中氧含量和微藻生理活性的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于化石燃料屬于不可再生能源，儲(chǔ)量有限，且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)能源的需求越來(lái)越大，這直接推動(dòng)科研人員加快了尋找替代能源的步伐。生物能源是各國(guó)政府聚焦的主要替代能源之一。單細(xì)胞微藻盡管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但與高等植物相比其轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能為化學(xué)能的效率更高，且微藻生長(zhǎng)速度快，単位面積的產(chǎn)量是高等植物的數(shù)倍，因此微藻已成為能源生物的研究熱點(diǎn)。其中利用微藻產(chǎn)氫和利用微藻產(chǎn)油是近年來(lái)備受關(guān)注的領(lǐng)域。從1970年代開(kāi)始，利用微藻制備清潔能源氫氣就備受關(guān)注。盡管氫氣是微藻光合作用的副產(chǎn)物，但光合作用放出的氧氣又會(huì)抑制氫氣的產(chǎn)生。2000年美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的 Melis 教授提出了缺硫產(chǎn)氫的方法(Melis et al. , 2000, Plant Physiology, 122 127-136.),即先高密度光合自養(yǎng)培養(yǎng)微藻(此時(shí)反應(yīng)器中有氧)，然后限制硫的供給或直接將藻轉(zhuǎn)移到缺硫的培養(yǎng)基中從而抑制光合放氧過(guò)程，創(chuàng)造無(wú)氧條件，促進(jìn)微藻產(chǎn)氫。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN 100355898C公布了ー種海洋綠藻兩步法生物光解水制氫方法，將海洋緑藻正常培養(yǎng)后，獲得生物量，然后置于無(wú)硫海水中進(jìn)行暗誘導(dǎo)創(chuàng)造無(wú)氧條件，再光照促進(jìn)產(chǎn)氫。缺硫創(chuàng)造無(wú)氧條件產(chǎn)氫已成為近10年來(lái)國(guó)際上微藻產(chǎn)氫領(lǐng)域的主流研究方Iロ」(Burgess et al. , 2011, Advances in Applied Microbiology, 75 :71-110.)。目前幾乎所有的生物反應(yīng)器都配備了Clark氧電極測(cè)量反應(yīng)器內(nèi)部的溶解氧含量。但Clark氧電極必須要在反應(yīng)器外壁上打孔，插入反應(yīng)器內(nèi)部與液體進(jìn)行接觸才能測(cè)量。Clark氧電極需要經(jīng)常校準(zhǔn)，由于在反應(yīng)器內(nèi)部難以校準(zhǔn)，這就需要將它拆下來(lái)，因此反應(yīng)器壁上的孔不能是永久固定的。一方面由于經(jīng)常拆卸，在電極插入部位就容易造成漏氣，這對(duì)于密閉式微藻產(chǎn)氫系統(tǒng)是非常不利的；另ー方面當(dāng)電極拿出來(lái)校準(zhǔn)的過(guò)程中有可能染菌，進(jìn)而造成反應(yīng)器內(nèi)部藻液的污染，大大影響微藻的培養(yǎng)速率和品質(zhì)。調(diào)制葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)作為光合作用的有效探針，具有快速、可靠、非破壞性等牛寺(Papageorgiou GC, Govmdjee. Chlorophy丄丄 a Fluorescence a bignature otPhotosynthesis. Dordrecht Springer ；2004. )。Masojidek 等利用調(diào)制葉綠素突光儀 PAM101-103檢測(cè)了管式光生物反應(yīng)器中螺旋藻的生理活性(Masoji dek et al. , 2003, Journalof Applied Phycology，15 :239-248.)。美國(guó)專(zhuān)利 US 7299785B2 提出了利用便攜式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xPAM-2000監(jiān)測(cè)的光生物反應(yīng)器中產(chǎn)氫微藻的葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化來(lái)判斷微藻是否合成氫酶啟動(dòng)產(chǎn)氫過(guò)程的方法。上述應(yīng)用都是將調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x的光纖對(duì)準(zhǔn)反應(yīng)器的外壁，對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部的微藻光合作用進(jìn)行測(cè)量。但無(wú)論P(yáng)AM 101-103還是PAM-2000，其測(cè)量數(shù)據(jù)是完全獨(dú)立的，不能與其它監(jiān)測(cè)傳感器集成控制，數(shù)據(jù)也需要単獨(dú)分析，這極大 限制了該技術(shù)的應(yīng)用。同時(shí)，一臺(tái)PAM 101-103或一臺(tái)PAM-2000 —次只能監(jiān)測(cè)ー個(gè)反應(yīng)器的數(shù)據(jù)，如果要監(jiān)測(cè)多個(gè)反應(yīng)器，需要重復(fù)購(gòu)置多套PAM 101-103或PAM-2000，價(jià)格非常昂貴，不適合生產(chǎn)上大規(guī)模使用。此外，在美國(guó)專(zhuān)利US 7299785B2的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部氧的測(cè)量仍采用了插入式Clark氧電極測(cè)量，既容易漏氣也容易造成污染。綜上，目前急需ー種既能夠不插入反應(yīng)器內(nèi)就監(jiān)測(cè)密閉式光生物反應(yīng)器中氧含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化，又支持多通道同時(shí)測(cè)量的集成系統(tǒng)，來(lái)同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)光生物反應(yīng)器內(nèi)部微藻培養(yǎng)液的氧含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供ー種非接觸式在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)密閉式光生物反應(yīng)器中的氧含量和微藻生理活性進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種監(jiān)測(cè)密閉式光生物反應(yīng)器中氧含量和微藻生理活性的系統(tǒng)，包括 一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)所述氧含量和所述微藻生理活性的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集器，與一個(gè)或多個(gè)所述監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)相連接，用于采集所述監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)傳送回來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)；電腦客戶(hù)端，與所述數(shù)據(jù)采集器相連接，用于顯示監(jiān)測(cè)結(jié)果?？蛇x地，所述系統(tǒng)還包括Internet客戶(hù)端，通過(guò)路由器與所述數(shù)據(jù)采集器相連接，用于將所述監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)布在因特網(wǎng)上。可選地，所述路由器支持DDNS服務(wù)?？蛇x地，所述監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括—個(gè)或多個(gè)光生物反應(yīng)器，其內(nèi)培養(yǎng)有微藻；一個(gè)或多個(gè)葉綠素?zé)晒馓筋^，一端分別與ー個(gè)或多個(gè)所述光生物反應(yīng)器對(duì)應(yīng)連接，另一端與所述數(shù)據(jù)采集器相連接，用于測(cè)量所述光生物反應(yīng)器內(nèi)部微藻的葉綠素?zé)晒鈪?shù)；光纖式氧測(cè)量?jī)x，一端分別與ー個(gè)或多個(gè)所述光生物反應(yīng)器相連接，另一端與所述數(shù)據(jù)采集器相連接，用于測(cè)量所述光生物反應(yīng)器內(nèi)部藻液中的氧含量?？蛇x地，所述光生物反應(yīng)器包括平板式、圓柱式或管式光生物反應(yīng)器，或者透明三角瓶、細(xì)胞培養(yǎng)瓶等透明容器。可選地，所述光生物反應(yīng)器為密閉式設(shè)計(jì)或者開(kāi)放式設(shè)計(jì)。可選地，所述光纖式氧測(cè)量?jī)x通過(guò)一個(gè)或多個(gè)氧測(cè)量光纖分別對(duì)應(yīng)連接一個(gè)或多個(gè)氧測(cè)量傳感器，來(lái)測(cè)量一個(gè)或多個(gè)所述光生物反應(yīng)器內(nèi)部藻液中的所述氧含量?？蛇x地，所述氧測(cè)量光纖及其對(duì)應(yīng)連接的所述氧測(cè)量傳感器的數(shù)目可以為I 4組?？蛇x地，所述數(shù)據(jù)采集器可以為澳大利亞DataTaker公司提供的DT系列數(shù)據(jù)采集器?？蛇x地，所述數(shù)據(jù)采集器采用市電供電或者太陽(yáng)能供電系統(tǒng)供電?？蛇x地，所述系統(tǒng)還包括其他傳感器，一端分別與ー個(gè)或多個(gè)所述光生物反應(yīng)器對(duì)應(yīng)連接，另一端與所述數(shù)據(jù)采集器相連接，其輸入/輸出信號(hào)為模擬信號(hào)，用于在監(jiān)測(cè)所述葉綠素?zé)晒鈪?shù)和所述氧含量的同時(shí)，監(jiān)測(cè)所述光生物反應(yīng)器中的其他參數(shù)?？蛇x地，所述其他參數(shù)包括溫度、pH值等。可選地，所述葉綠素?zé)晒馓筋^可以為德國(guó)WALZ公司提供的MONI-Head葉綠素?zé)晒馓筋^。可選地，所述葉綠素?zé)晒馓筋^垂直固定在所述光生物反應(yīng)器的外壁上并對(duì)準(zhǔn)之，透過(guò)器壁監(jiān)測(cè)所述光生物反應(yīng)器內(nèi)部藻液的所述葉綠素?zé)晒鈪?shù)?？蛇x地，所述光生物反應(yīng)器的器壁厚度為6毫米以?xún)?nèi)。可選地,所述光纖式氧測(cè)量?jī)x可以為德國(guó)PyroScience公司提供的Firesting O2 光纖式氧測(cè)量?jī)x。可選地，所述氧測(cè)量傳感器粘貼于所述光生物反應(yīng)器的內(nèi)壁上?？蛇x地，所述氧測(cè)量光纖固定在所述光生物反應(yīng)器的外壁上，并與其對(duì)應(yīng)的所述氧測(cè)量傳感器垂直對(duì)準(zhǔn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型采用的光纖式氧測(cè)量?jī)x在工作時(shí)，只需將氧測(cè)量傳感器粘貼于光生物反應(yīng)器的內(nèi)壁上，將氧測(cè)量光纖固定于光生物反應(yīng)器的外壁上并垂直對(duì)準(zhǔn)氧測(cè)量傳感器即可，不需要在光生物反應(yīng)器上打孔，不會(huì)造成漏氣。粘貼在光生物反應(yīng)器內(nèi)壁上的氧測(cè)量傳感器可以與光生物反應(yīng)器一起按常規(guī)方法滅菌，不存在插入式電極造成藻液染菌的可能性。本實(shí)用新型采用的葉綠素?zé)晒馓筋^在工作時(shí)只需垂直固定于光生物反應(yīng)器的外壁上即可，也不需打孔，不會(huì)造成漏氣和染菌。本實(shí)用新型可以連接的多個(gè)葉綠素?zé)晒馓筋^和光纖式氧測(cè)量?jī)x，可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)光生物反應(yīng)器中氧含量的變化和藻液光合活性的變化，非常適合生產(chǎn)使用。本實(shí)用新型可以安裝在任何類(lèi)型的光生物反應(yīng)器上，包括平板式、圓柱式、管式光生物反應(yīng)器，或者三角瓶、細(xì)胞培養(yǎng)瓶等透明容器上，應(yīng)用非常廣泛，對(duì)光生物反應(yīng)器沒(méi)有特殊要求，只要透光且厚度在6毫米以?xún)?nèi)即可。本實(shí)用新型可以集成其它模擬信號(hào)傳感器，如溫度、pH等，兼容性強(qiáng)。本實(shí)用新型在室內(nèi)可以采用市電，在室外可以采用太陽(yáng)能供電，非常適合大規(guī)模培養(yǎng)使用，大大節(jié)省了能耗。本實(shí)用新型除了可以在電腦客戶(hù)端顯示外，還可以在Internet客戶(hù)端顯示，方便用戶(hù)在任何能夠連接網(wǎng)絡(luò)的地方查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

本實(shí)用新型的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過(guò)
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中圖I為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于室內(nèi)監(jiān)測(cè)密閉式光生物反應(yīng)器中氧含量和微藻生理活性的系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于室外監(jiān)測(cè)密閉式光生物反應(yīng)器中氧含量和微藻生理活性的系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)圖；圖3為圖I或圖2中所示的本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的光纖式氧測(cè)量?jī)x的模塊結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)平板式光生物反應(yīng)器中的氧含量和微藻生理活性的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中所示的本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的氧測(cè)量光纖和氧測(cè)量傳感器的安裝示意圖；圖6為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)圓柱式或管式光生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)圓柱式光生物反應(yīng)器中小球藻(Chlorella)的葉綠素?zé)晒夂脱鯘舛鹊淖兓€(xiàn)圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步說(shuō)明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類(lèi)似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。圖I為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于室內(nèi)監(jiān)測(cè)密閉式光生物反應(yīng)器中氧含量和微藻生理活性的系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖。如圖I所示，該系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)10、20 (本實(shí)施例中包含兩個(gè))、數(shù)據(jù)采集器300、電腦客戶(hù)端400等。其中監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)10、20用于監(jiān)測(cè)氧含量和微藻生理活性的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集器300與監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)10、20相連接，用于采集監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)傳送回來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)。電腦客戶(hù)端400與數(shù)據(jù)采集器300相連接，用于顯示監(jiān)測(cè)結(jié)果。該數(shù)據(jù)采集器300可以為澳大利亞DataTaker公司提供的DT系列數(shù)據(jù)采集器。在本實(shí)施例中，該數(shù)據(jù)采集器300采用市電供電，提供葉綠素?zé)晒夂脱鯗y(cè)量的電カ供應(yīng)。另外，如果監(jiān)測(cè)人員需要將監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)布在網(wǎng)頁(yè)上，則本實(shí)施例中的該系統(tǒng)可以還包括Internet客戶(hù)端502。該Internet客戶(hù)端502通過(guò)例如可以支持DDNS服務(wù)的路由器501與數(shù)據(jù)采集器300相連接，經(jīng)由其將監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)布在因特網(wǎng)上。繼續(xù)如圖I所示，該監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)10、20具體又可以包括ー個(gè)或多個(gè)光生物反應(yīng)器611 614、621 624、ー個(gè)或多個(gè)葉綠素?zé)晒馓筋^111 114、121 124、光纖式氧測(cè)量?jī)x210、220等。其中，該光生物反應(yīng)器611 614、621 624內(nèi)培養(yǎng)有微藻。該葉綠素?zé)晒? 探頭111 114、121 124的一端分別與光生物反應(yīng)器611 614、621 624對(duì)應(yīng)連接，另一端與數(shù)據(jù)采集器300的SDI-12通道相連接，用于測(cè)量光生物反應(yīng)器611 614、621 624內(nèi)部微藻的葉綠素突光參數(shù)。該葉綠素突光探頭111 114、121 124具體可以為德國(guó)WALZ公司提供的MONI-Head葉綠素?zé)晒馓筋^，該葉綠素?zé)晒馓筋^111 114、121 124的使用壽命可達(dá)15年。而光纖式氧測(cè)量?jī)x210、220的一端分別與光生物反應(yīng)器611 614、621 624相連接，另一端與數(shù)據(jù)采集器300的RS 232通道相連接，用于測(cè)量光生物反應(yīng)器611 614、621 624內(nèi)部藻液中的氧含量。該光纖式氧測(cè)量?jī)x210、220則具體可以為德國(guó)PyroScience公司提供的Firesting O2光纖式氧測(cè)量?jī)x。在本實(shí)施例中，光生物反應(yīng)器611 614、621 624可以為平板式、圓柱式或管式光生物反應(yīng)器，或者三角瓶、細(xì)胞培養(yǎng)瓶等透明容器。此外，該光生物反應(yīng)器611 614、621 624不僅可以為密閉式設(shè)計(jì)，也可以為開(kāi)放式設(shè)計(jì)。圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于室外監(jiān)測(cè)密閉式光生物反應(yīng)器中氧含量和微藻生理活性的系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，本實(shí)施例中的系統(tǒng)與圖I所示的實(shí)施例中的系統(tǒng)相比，其主要結(jié)構(gòu)類(lèi)似。區(qū)別之ー在于，本實(shí)施例中的數(shù)據(jù)采集器300采用太陽(yáng)能供電系統(tǒng)700對(duì)整套系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)提供電カ供應(yīng)，而不是市電供電，這非常適合野外大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)使用，能大大降低能耗。區(qū)別之ニ在于，本實(shí)施例中的系統(tǒng)還可以包括其他傳感器800(例如溫度傳感器、PH傳感器等)。該/該些其他傳感器800的一端分別與ー個(gè)或多個(gè)光生物反應(yīng)器611 614,621 624對(duì)應(yīng)連接，另一端與數(shù)據(jù)采集器300相連接。其輸入/輸出信號(hào)可以為模擬信號(hào)，用于在監(jiān)測(cè)葉綠素?zé)晒鈪?shù)和氧含量的同時(shí)，監(jiān)測(cè)每個(gè)光生物反應(yīng)器611 614、621 624中的其他參數(shù)，具體可以包括藻液溫度、pH值等參數(shù)的變化。圖3為圖I或圖2中所示的本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的光纖式氧測(cè)量?jī)x的模塊結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，在此僅選取光纖式氧測(cè)量?jī)x210作說(shuō)明。該光纖式氧測(cè)量?jī)x210可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)氧測(cè)量光纖211a 214a分別對(duì)應(yīng)連接一個(gè)或多個(gè)氧測(cè)量傳感器211b 214b,用來(lái)測(cè)量ー個(gè)或多個(gè)光生物反應(yīng)器611 614內(nèi)部藻液中的氧含量。在本實(shí)施例中，該氧測(cè)量光纖211a 214a及其對(duì)應(yīng)連接的氧測(cè)量傳感器211b 214b的數(shù)目為4組，但是也可以少于4組，例如I組、2組或3組。該氧測(cè)量傳感器211b 214b的使用壽命為2百萬(wàn)次測(cè)量，即如果每隔5分鐘測(cè)量一次的話(huà)，可以連續(xù)工作達(dá)9年。圖4為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)平板式光生物反應(yīng)器中的氧含量和微藻生理活性的裝配結(jié)構(gòu)示意圖，而圖5為圖4中所示的本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的氧測(cè)量光纖和氧測(cè)量傳感器的安裝示意圖。請(qǐng)結(jié)合圖4和圖5—起來(lái)理解下面的內(nèi)容。如圖4和圖5所示，該葉綠素?zé)晒馓筋^111垂直固定在例如平板式光生物反應(yīng)器610的外壁630上并對(duì)準(zhǔn)之，然后透過(guò)器壁監(jiān)測(cè)光生物反應(yīng)器610內(nèi)部藻液的葉綠素?zé)晒鈪?shù)。該光生物反應(yīng)器610的器壁厚度可為6毫米以?xún)?nèi)。而氧測(cè)量傳感器211b粘貼于光生物反應(yīng)器610的內(nèi)壁620上，并將氧測(cè)量光纖211a固定在光生物反應(yīng)器610的外壁上，并與其對(duì)應(yīng)的氧測(cè)量傳感器211b垂直對(duì)準(zhǔn)。這樣就可以同步測(cè)量光生物反應(yīng)器610內(nèi)的氧含量和藻液的生理活性了。圖6為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)圓柱式或管式光生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。其安裝方式與前述實(shí)施例類(lèi)似，將氧測(cè)量傳感器211b粘貼于圓柱式或管式光生物反應(yīng)器640的內(nèi)壁上,氧測(cè)量光纖211a固定于圓柱式或管式光生物反應(yīng)器640的外壁上,并垂直對(duì)準(zhǔn)氧測(cè)量傳感器211b，葉綠素?zé)晒馓筋^111也垂直對(duì)準(zhǔn)光生物反應(yīng)器640的外壁即可。這樣就可以同步測(cè)量光生物反應(yīng)器640內(nèi)的氧含量和藻液的生理活性了。圖7為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)圓柱式光生物反應(yīng)器中小球藻(Chlorella)的葉綠素?zé)晒夂脱鯘舛鹊淖兓€(xiàn)圖。在本實(shí)施例中，小球藻培養(yǎng)在圓柱式光生物反應(yīng)器中，米用SE培養(yǎng)基培養(yǎng),光照強(qiáng)度100 μ mol IrTiV1,12h: 12h光-暗循環(huán)。為了測(cè)試光強(qiáng)對(duì)小球藻葉綠素?zé)晒夂凸夂戏叛醯挠绊懀紫汝P(guān)閉光生物反應(yīng)器的光源，暗適應(yīng)30min (分鐘)。然后打開(kāi)光生物反應(yīng)器的光源，照射15min后關(guān)閉光源?？梢钥吹酱蜷_(kāi)光源后葉綠素?zé)晒獬实湫偷臒晒庹T導(dǎo)曲線(xiàn)形狀，而藻液中的氧濃度逐漸上升，說(shuō)明在光的誘導(dǎo)下光合放氧逐漸加快。當(dāng)光源關(guān)閉后，葉綠素?zé)晒夂脱鯘舛榷汲氏陆第厔?shì)。在這種暗適應(yīng)狀態(tài)下經(jīng)過(guò)30min后，重新打開(kāi)光源，可以看到隨著光合作用的誘導(dǎo)，藻液中的氧濃度逐漸上升，表明光合放氧逐漸加快。打開(kāi)光源后，給葉綠素?zé)晒馓筋^發(fā)布命令，讓其每隔2min打開(kāi)ー個(gè)飽和脈沖，測(cè)量藻液的實(shí)際光合效率。經(jīng)過(guò)約70min的照光后，藻液中的氧濃度和葉綠素?zé)晒馇€(xiàn)都逐漸趨于穩(wěn)定。通過(guò)本實(shí)施例可以看出，葉綠素?zé)晒夂脱鹾康膮f(xié)同測(cè)量非常好地反應(yīng)了樣品光合作用的變化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了同步監(jiān)測(cè)氧含量和微藻生理活性。本實(shí)用新型采用的光纖式氧測(cè)量?jī)x在工作時(shí)，只需將氧測(cè)量傳感器粘貼于光生物反應(yīng)器的內(nèi)壁上，將氧測(cè)量光纖固定于光生物反應(yīng)器的外壁上并垂直對(duì)準(zhǔn)氧測(cè)量傳感器即可，不需要在光生物反應(yīng)器上打孔，不會(huì)造成漏氣。粘貼在光生物反應(yīng)器內(nèi)壁上的氧測(cè)量傳感器可以與光生物反應(yīng)器一起按常規(guī)方法滅菌，不存在插入式電極造成藻液染菌的可能性。本實(shí)用新型采用的葉綠素?zé)晒馓筋^在工作時(shí)只需垂直固定于光生物反應(yīng)器的外壁上即可，也不需打孔，不會(huì)造成漏氣和染菌。本實(shí)用新型可以連接的多個(gè)葉綠素?zé)晒馓筋^和光纖式氧測(cè)量?jī)x，可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)光生物反應(yīng)器中氧含量的變化和藻液光合活性的變化，非常適合生產(chǎn)使用。本實(shí)用新型可以安裝在任何類(lèi)型的光生物反應(yīng)器上，包括平板式、圓柱式、管式光生物反應(yīng)器，或者三角瓶、細(xì)胞培養(yǎng)瓶等透明容器上，應(yīng)用非常廣泛，對(duì)光生物反應(yīng)器沒(méi)有特殊要求，只要透光且厚度在6毫米以?xún)?nèi)即可。本實(shí)用新型可以集成其它模擬信號(hào)傳感器，如溫度、pH等，兼容性強(qiáng)。本實(shí)用新型在室內(nèi)可以采用市電，在室外可以采用太陽(yáng)能供電，非常適合大規(guī)模培養(yǎng)使用，大大節(jié)省了能耗。本實(shí)用新型除了可以在電腦客戶(hù)端顯示外，還可以在Internet客戶(hù)端顯示，方便用戶(hù)在任何能夠連接網(wǎng)絡(luò)的地方查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本實(shí)用新型，任何 本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本實(shí)用新型權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種監(jiān)測(cè)密閉式光生物反應(yīng)器中氧含量和微藻生理活性的系統(tǒng)，其特征在于，包括 一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)所述氧含量和所述微藻生理活性的數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)采集器，與一個(gè)或多個(gè)所述監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)相連接，采集所述監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)傳送回來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)； 電腦客戶(hù)端，與所述數(shù)據(jù)采集器相連接，顯示監(jiān)測(cè)結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括 Internet客戶(hù)端，通過(guò)路由器與所述數(shù)據(jù)采集器相連接，將所述監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)布在因特網(wǎng)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括 ー個(gè)或多個(gè)光生物反應(yīng)器，其內(nèi)培養(yǎng)有微藻； 一個(gè)或多個(gè)葉綠素?zé)晒馓筋^，一端分別與ー個(gè)或多個(gè)所述光生物反應(yīng)器對(duì)應(yīng)連接，另一端與所述數(shù)據(jù)采集器相連接，測(cè)量所述光生物反應(yīng)器內(nèi)部微藻的葉綠素?zé)晒鈪?shù)； 光纖式氧測(cè)量?jī)x，一端分別與ー個(gè)或多個(gè)所述光生物反應(yīng)器相連接，另一端與所述數(shù)據(jù)采集器相連接，測(cè)量所述光生物反應(yīng)器內(nèi)部藻液中的氧含量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光生物反應(yīng)器包括平板式、圓柱式或管式光生物反應(yīng)器，或者透明三角瓶、細(xì)胞培養(yǎng)瓶。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在干，所述光生物反應(yīng)器為密閉式設(shè)計(jì)或者開(kāi)放式設(shè)計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在干，所述光纖式氧測(cè)量?jī)x通過(guò)ー個(gè)或多個(gè)氧測(cè)量光纖分別對(duì)應(yīng)連接一個(gè)或多個(gè)氧測(cè)量傳感器，來(lái)測(cè)量一個(gè)或多個(gè)所述光生物反應(yīng)器內(nèi)部藻液中的所述氧含量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氧測(cè)量光纖及其對(duì)應(yīng)連接的所述氧測(cè)量傳感器的數(shù)目為I 4組。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集器采用市電供電或者太陽(yáng)能供電系統(tǒng)供電。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括 其他傳感器，一端分別與ー個(gè)或多個(gè)所述光生物反應(yīng)器對(duì)應(yīng)連接，另一端與所述數(shù)據(jù)采集器相連接，其輸入/輸出信號(hào)為模擬信號(hào)，在監(jiān)測(cè)所述葉綠素?zé)晒鈪?shù)和所述氧含量的同時(shí)，監(jiān)測(cè)所述光生物反應(yīng)器中的其他參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述其他參數(shù)包括溫度、pH值。
11.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述葉綠素?zé)晒馓筋^垂直固定在所述光生物反應(yīng)器的外壁上并對(duì)準(zhǔn)之，透過(guò)器壁監(jiān)測(cè)所述光生物反應(yīng)器內(nèi)部藻液的所述葉綠素?zé)晒鈪?shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光生物反應(yīng)器的器壁厚度為6毫米以?xún)?nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氧測(cè)量傳感器粘貼于所述光生物反應(yīng)器的內(nèi)壁上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氧測(cè)量光纖固定在所述光生物反應(yīng)器的外壁上，并與其對(duì)應(yīng)的所述氧測(cè)量傳感器垂直對(duì)準(zhǔn)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種監(jiān)測(cè)密閉式光生物反應(yīng)器中氧含量和微藻生理活性的系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)氧含量和微藻生理活性的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集器，與一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)相連接，用于采集監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)傳送回來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)；電腦客戶(hù)端，與數(shù)據(jù)采集器相連接，用于顯示監(jiān)測(cè)結(jié)果；Internet客戶(hù)端，通過(guò)路由器與數(shù)據(jù)采集器相連接，用于將監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)布在因特網(wǎng)上。本實(shí)用新型既能夠不插入光生物反應(yīng)器內(nèi)(非接觸式)就能監(jiān)測(cè)密閉式反應(yīng)器中氧含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化，又能夠支持多通道同時(shí)測(cè)量，以此來(lái)同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)光生物反應(yīng)器內(nèi)部微藻培養(yǎng)液的氧含量和微藻生理活性參數(shù)變化。
文檔編號(hào)C12M1/34GK202450092SQ201220021340

公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者呂中賢, 姜星, 畢昆, 王陽(yáng)陽(yáng), 韓志國(guó), 顧群 申請(qǐng)人:上海澤泉科技有限公司